Система опалення одноповерхового будинку з природною циркуляцією: принцип роботи, розрахунок параметрів

Варіант з використанням системи опалення з природною циркуляцією одноповерхового будинку (гравітаційної або самопливної системи) як і раніше популярний, незважаючи на досягнутий рівень технічного прогресу. Пояснюється це просто: системи природної циркуляції рідини (ЄЦ) працюють автономно і не потребують підключення до джерел струму.

Тому складно переоцінити значення подібної системи опалення з природною циркуляцією для одноповерхового дачного будинку, розташованого на ділянці, де немає можливості підключення електрики установки циркуляційних насосів. Або в місцях, де спостерігаються часті перебої з електропостачанням.

Про принцип роботи систем з самопливної циркуляцією

В основі роботи гравітаційної системи закладений знайомий зі шкільних часів принцип розширення рідини при нагріванні. Тобто в результаті нагрівання вага і щільність води зменшуються, а при охолодженні – повертаються до колишніх значень.

Процес природної циркуляції в системі опалення виглядає наступним чином: при нагріванні котлом якогось об’єму рідини, рідина розширюється і, за рахунок зменшення щільності, піднімається до верхньої точки опалювальної самопливної системи, що витісняється більш щільними холодними шарами. Роблячи коло по опалювальній системі, рідина поступово остигає і сама знову повертається до джерела нагріву. Далі даний цикл повторюється.

Тобто основний принцип обігріву циркуляцією теплої води заснований на використанні різниці рівнів гідростатичного тиску холодного і гарячого стовпів рідини. Коли гаряча вода витісняється холодною, що стікає в напрямку теплообмінника, нагріта піднімається по трубі. Величина циркуляційного напору знаходиться в безпосередній залежності і від розміщення середини котла і самого нижнього з наявних в будинку радіаторів. Зі збільшенням перепаду висот, збільшується швидкість переміщення рідини по трубах. Так і працює схема з природною циркуляцією рідини.

Умовно опалювальний контур будівлі може бути розділений на окремі фрагменти: «гарячі» з рідиною, що прямує вгору і «холодні» – з водою, яке прямує вниз. Роль кордонів між фрагментами будуть виконувати нижня і верхня точки опалювального контуру.

В ході моделювання самопливних систем важливо забезпечити максимум різниці між рівнями тиску стовпів рідини в «холодному» і «гарячому» контурах.

Як правило, система проектується таким чином, щоб забезпечити максимальне збіг верхніх крайніх точок колектора розгону (основного стояка, що відходить від теплообмінника) і решти контуру. На рівні верхньої точки встановлюється і вихід до баку-розширювачі або воздухоотводящие клапану (при використанні мембранного бака). Це допомагає зробити «гарячий» фрагмент загального контуру мінімально коротким. Завдяки цьому заходу циркуляція води в системі опалення на даному відрізку буде здійснюватися з мінімальними тепловтратами.

Прийнятна швидкість просування рідини по контуру можлива при наявності температурної різниці виходить (від котла) і входить контуру – неменшою ніж 25 0С градусів. При цьому зі збільшенням довжини трубопроводу, різниця в температурах повинна зростати.

Про видах і схемах даних систем

Розрізняють два способи установки контурів гравітаційної системи опалення. Йдеться про однотрубному і двотрубному контурах. У першому випадку вода від радіатора відводиться і подається по одній і тій же трубі, в другому – за відведення та входження рідини «відповідають» дві різні труби. Також використовуються відкрита і закрита системи циркуляції.

однотрубна

Вигідно відрізняється простотою монтажу низьким (практично за рівнем підлоги) розміщенням трубопроводу. Однотрубна система опалення представлена ??стояком з відходить від його верхньої точки і спрямованої максимально вниз розгінної трубою, яка закінчується подає контуром. Підключення системи (входу і виходу води) до батарей здійснюється знизу з використанням пари патрубків, що мають менший діаметр (якщо мається на увазі дводюймовий трубопровід, доцільно застосування? -Дюймових відводів). Далі теплоносій від батарей рухається в напрямку котла.

Мінусом такої схеми з природною циркуляцією теплоносія залишається її низький ККД: остигаючи, рідина потрапляє в той же трубопровід, по якому тепла вода рухається до наступної батареї. Таким чином, втрата тепла кожного наступного радіатора помітно відрізняється, що стає причиною нерівномірності обігріву будинку. Щоб вирішити цю проблему, доводиться збільшувати число секцій кожної наступної батареї.

Закрита

Одна з найбільш популярних в Європі. Від звичайних соматичних схем опалення вона вигідно відрізняється присутністю розширювального бака. Цей процес можна розділити на етапи:

  • За рахунок збільшення температури, нагрітий теплоносій витісняється холодними шарами і залишає контур нагріву;
  • Розігріта рідина виявляється в закритому розширювальному мембранному баку (в ємності, розділеної навпіл за допомогою розділової мембрани, при цьому одна половина заповнюється водою, а в другій міститься газ – найчастіше азот);
  • Нагрівання води веде до збільшення тиску, в результаті чого газ в другій половині ємності стискується, охолодження теплоносія веде до зворотного процесу – газ, розширюючись, виштовхує рідину з бака.

Її недоліком, при необхідності в обігріві значних площ, може стати потреба в установці досить об’ємного бака.

відкрита система

Відрізняється від попередньої схеми пристроєм розширювального бачка. В цьому випадку його виготовляють самостійно і встановлюють на горищі або під самою стелею. Зазвичай відкрита система використовується для обігріву невеликих приміщень.

Мінусом залишається часте «заковтування» повітря і потрапляння його в батареї, що негативним чином позначається на роботі всієї системи, а також призводить до дострокового зносу батарей та металевих труб за рахунок посилення корозійних процесів. Для боротьби з завоздушіванію батареї рекомендується кранами Маєвського.

двотрубна

Забезпечує більш раціональне використання тепла за рахунок суворого поділу холодного і теплого контурів і забезпечує можливість підключення великої кількості батарей.

Від розміщеної під самою стелею і відходить від колектора труби, що подає опускаються (по одному до кожного радіатора) кілька патрубків (з верхнім підключенням). За статтю проходить труба-обратка, в якій збирається остиглий теплоносій, що надходить з батарей (нижня діагональне підключення). В результаті остившая і гаряча рідини не змішуються, що забезпечує рівномірний обігрів всіх приміщень в будинку.

Недоліком можна вважати достаток в приміщенні труб, що часто не поєднується зі стилем оформлення інтер’єрів.

променева

Є гібридом, що об’єднав принципи роботи двухтрубной схеми опалення і теплого водяного статі. Від розподільного колектора відходять подає і зворотний контури. При цьому обратка прокладається під підлогою. Використовується пряме з’єднання з радіаторами з мінімумом поворотів.

Про переваги і недоліки гравітаційної системи теплопостачання

При перерахуванні достоїнств систем опалення з природною циркуляцією теплоносія варто згадати про:

  • простоті монтажу, запуску та обслуговування;
  • незалежності від наявності доступу до джерел струму;
  • непоганий тепловій віддачі;
  • економічності (за умови гарної теплоізоляції стін і віконних прорізів будівлі);
  • безшумному функціонуванні, оскільки немає необхідності у використанні насоса, часто створює несприятливий для відпочинку і роботи звуковий фон;
  • довговічність (мінімальний термін служби – від 30-35 років, за умови монтажу з нових якісних труб).

Говорячи про мінуси подібного виду теплозабезпечення приватних будинків, не можна нічого не сказати про:

  • обмеженому радіусі дії системи (не більше 30 метрів);
  • низької продуктивності при установці в будівлях площею понад 100 м2;
  • необхідність наявності горищ для установки систем з розширювальним баком;
  • значній кількості часу, що вимагається для прогріву всіх приміщень в будівлі;
  • необхідності в утепленні труб, прокладених в неопалювальних приміщеннях;
  • збільшенні витрат на придбання труб значного діаметра, використовуваних для зниження опору при проходженні води.

Про розрахунок параметрів системи опалення з природною циркуляцією для одноповерхового будинку

Зважаючи на відсутність в гравітаційних системах опалення одноповерхового будинку додаткових механізмів, що забезпечують стабільно високий тиск, кожне з можливих порушень при установці трубопроводу може обернутися проблемами з подачею тепла. До таких порушень можна віднести:

  • зневага необхідністю в дотриманні кутів нахилу;
  • невірний вибір труб;
  • надлишок поворотів при монтажі системи.

Рівень ухилу при установці трубопроводу для опалення приватному будинку регламентується положеннями СНиП. Відповідно до них, для кожного погонного метра необхідний нахил, величиною в 1 см. Це забезпечує нормальне просування теплоносія по трубопроводу. При порушенні зазначеного нормативу можливо завоздушіваніе системи і зниження загального рівня її ККД.

Про розрахунок тиску і потужності опалення

Виходячи з положень СНиП, кожен кВт теплової потужності призначений для обігріву площі в 10 кв.м будинку. При розрахунку рівня потужності для регіонів з жарким або холодним кліматом, слід скористатися спеціальними коефіцієнтами. У першому випадку він складе від 0,7 до 0,9, у другому – від 1,5 до 2.

Однак спосіб розрахунку, нехтує висотою стельових перекриттів, не завжди бездоганна. Тому існує ще один варіант – на основі обсягу приміщення. В цьому випадку в основу розрахунків лягають показники теплової потужності (40 ват) для кожного кубічного метра. При цьому наявність вікон збільшує отримане в результаті число на 100 ват (для кожного вікна), а двері – на 200 ват (для кожної). При цьому для одноповерхових приватних будинків застосовується коефіцієнт 1,5.

Власне, стандартний об’єм потужності, закладається в проекті приватних одноетажек, передбачає необхідність в потужності обігріву не менше ніж в 50 ват на 1 кв.м

Розрахунок діаметра труби в системі з природним оборотом

Діаметр труб в гравітаційних системах розраховують виходячи з:

  • потреби будівлі в обсязі теплової енергії (+ 20%);
  • визначення необхідного типу матеріалу виготовлення труби (наприклад, діаметр труби зі сталі повинен становити не менше 0,5 см);
  • даних СНиП щодо ставлення потужності і внутрішньому діаметру труби.

Варто враховувати, що при виборі труб з невиправдано великим перетином можуть збільшитися витрати на опалення при зниженні тепловіддачі. Розрахунок діаметра труб для систем з самоциркуляцією передбачає виконання ще одного простого правила, який передбачає звуження діаметра труби на розмір після кожного розгалуження.

Як зробити своїми руками опалення приватного будинку з природною циркуляцією

Якісна система опалення приватного будинку з природною циркуляцією може бути змонтована самостійно, без залучення фахівців. Для цього слід виконати необхідні розрахунки і неухильно дотримуватися докладним вказівкам спеціальних посібників, покроково описують весь процес монтажу систем водяного опалення з природною циркуляцією в приватному будинку.

Ссылка на основную публикацию